تحلية المياه: من البحر إلى الزجاج

فهم كيفية إجراء تحلية المياه ، وهي تقنية تحول مياه البحر إلى مياه شرب وتضمن إمداد ملايين الأشخاص حول العالم

كاس من الماء

"MAG - Desalination Plant" (CC BY 2.0) بواسطة Melody Ayres-Griffiths

تحلية المياه هي عملية معالجة فيزيائية كيميائية للمياه تزيل الأملاح المعدنية الزائدة والكائنات الدقيقة والجزيئات الصلبة الأخرى الموجودة في المياه المالحة والمياه قليلة الملوحة ، من أجل الحصول على مياه الشرب للاستهلاك.

يمكن إجراء تحلية المياه باستخدام طريقتين تقليديتين: التقطير الحراري أو التناضح العكسي. يسعى التقطير الحراري إلى محاكاة الدورة الطبيعية للمطر. باستخدام الطاقة الأحفورية أو الشمسية ، يتم تسخين الماء في حالته السائلة - تحول عملية التبخر الماء من الحالة السائلة إلى الحالة الغازية ويتم الاحتفاظ بالجزيئات الصلبة ، بينما يتم التقاط بخار الماء بواسطة نظام التبريد. عند التعرض لدرجات حرارة منخفضة ، يتكثف بخار الماء ، ويعود إلى الحالة السائلة.

من ناحية أخرى ، يسعى التناضح العكسي إلى جعل العملية تتعارض مع ظاهرة التناضح الطبيعية. في الطبيعة ، التناضح هو إزاحة السائل من خلال غشاء شبه منفذ ، من وسط أقل تركيزًا إلى وسط أكثر تركيزًا ، سعياً لتحقيق التوازن بين السائلين. يتطلب التناضح العكسي نظام ضخ قادرًا على ممارسة ضغط أكبر من ذلك الموجود في الطبيعة للتغلب على اتجاه التدفق الطبيعي. بهذه الطريقة ، يتحرك الماء المالح أو قليل الملوحة ، وهو الوسيط الأكثر تركيزًا ، نحو الأقل تركيزًا. يسمح الغشاء شبه القابل للنفاذ فقط بمرور السوائل ، والاحتفاظ بالجسيمات الصلبة ، مما يتيح تحلية مياه البحر.

القابلية للتطبيق

نشرت الوكالة الدولية للطاقة المتجددة (إيرينا) في تقريرها حول تحلية المياه والطاقة المتجددة (تحلية المياه باستخدام الطاقة المتجددة) ، أن تحلية المياه هي أكبر مصدر للمياه لإرواء عطش الإنسان والري في منطقة الشرق الأوسط وشمال إفريقيا وبعض جزر الكاريبي. وفقًا للمعلومات المتوفرة على موقع الويب الخاص بـ الرابطة الدولية لتحلية المياه (المؤسسة الدولية للتنمية) ، يتم إمداد أكثر من 300 مليون شخص يوميًا من خلال تحلية المياه في العالم.

هناك ما لا يقل عن 150 دولة تستخدم طريقة تحلية المياه لتزويدها المنتظم ، خاصة تلك الموجودة في المناطق الصحراوية أو تلك التي تواجه صعوبات في الإمداد ، مثل تلك الموجودة في الشرق الأوسط وشمال إفريقيا. إسرائيل هي إحدى الشركات الرائدة في هذه التكنولوجيا ، حيث يأتي حوالي 80٪ من مياه الشرب التي يستهلكها السكان من البحر.

تثير الأمم المتحدة في تقريرها حول المياه والطاقة أن تحلية المياه وضخ المياه المحلاة يؤديان إلى تحسينات في مناطق معينة ، لكنها تشير إلى عدم جدوى هذه التكنولوجيا في المناطق الأكثر فقرًا ، وخاصة لاستخدام المياه على نطاق واسع ، مثل الزراعة وفي الحالات التي يكون فيها الموقع بعيدًا جدًا عن محطة التحلية. العقبة الرئيسية هي أن كلاً من عملية تحلية المياه والضخ إلى منطقة بعيدة تتطلب الكثير من الطاقة للتشغيل ، مما يجعل الطريقة غير مناسبة لهذه المواقف.

تشير إيرينا إلى أنه بالإضافة إلى تكلفة الطاقة المرتفعة لهذه العملية ، تستخدم تحلية المياه عمومًا الطاقة الأحفورية كمصدر غير مستدام وله تغيرات متكررة في الأسعار ويصعب نقلها. كما تدافع المنظمة عن أنه عندما تصبح مصادر الطاقة المتجددة أرخص ، يجب تطبيقها. استخدام الطاقة الشمسية واستعادة الطاقة من مياه الصرف هي بدائل أشارت إليها كل من الأمم المتحدة وإيرينا لتقليل تكاليف تحلية المياه. مصادر الطاقة المناسبة الأخرى هي الرياح والطاقة الحرارية الأرضية.

هناك مشكلة أخرى مرتبطة بتحلية مياه الصرف الصحي وهي حقيقة أنها يمكن أن تؤثر سلبًا على النظم البيئية البحرية عند تصريفها مباشرة في المحيط. ا معهد المحيط الهادئ، وهو معهد أبحاث مستقل في كاليفورنيا بالولايات المتحدة الأمريكية ، درس التأثيرات الناجمة عن تحلية المياه في سان فرانسيسكو ومونتيري بايز ، وكلاهما في كاليفورنيا.

وفقا للتقرير القضايا الرئيسية في تحلية مياه البحر في كاليفورنيا: الآثار البحرية، تحتوي مياه الصرف الصحي على تركيز ملح أعلى بكثير من التركيز الطبيعي الموجود في مياه البحر ، وتوفر مخلفات سامة لبعض الكائنات البحرية ، مثل الإضافات الكيميائية التي يتم دمجها في معالجة المياه والمعادن الثقيلة التي يتم إطلاقها من العمليات المسببة للتآكل التي تحدث داخل الأنابيب. في حالة الوحدات التي تستخدم التقطير الحراري ، لا تزال هناك مشكلة إضافية تتمثل في أن درجة حرارة مياه الصرف أعلى بكثير من درجة حرارة مياه البحر.

من خلال تطوير تقنيات جديدة تقلل من استهلاك الطاقة وتقليل الآثار البيئية ، يمكن أن تصبح تحلية المياه بديلاً للقضايا المتعلقة بندرة المياه في جميع أنحاء العالم ، مما يساهم في تحسين نوعية حياة الملايين من الناس.